Densità acqua che cos’è e come si calcola

La densità dell’acqua è di 997 kg/m³, andiamo ad approfondire al meglio in questo articolo come si calcola la sua densità.

La densità dell’acqua: cos’è e perché è importante

Prima di parlare specificatamente dell’acqua, capiamo cosa si indica quando si parla di densità: non è altro che il rapporto tra la massa di un corpo e il suo volume, e si misura in kg/m³.

Formula densità

d = m / V

Premesso ciò possiamo iniziare a parlare dell’acqua e della sua densità.

 

A differenza degli altri liquidi, la sua importanza può essere presa come punto di riferimento per confrontare tra loro i materiali.

 

Si tratta della cosiddetta densità relativa, ovvero il rapporto tra la massa di un qualsiasi corpo e la massa di un ugual volume di acqua distillata alla temperatura di 3,98 °C.

La densità dell’acqua in base alla temperatura

 

Temperatura Acqua (°C) Densità dell’acqua (kg/m3)
100 958,4
80 971,8
60 983,2
40 992,2
30 995,6502
25 997,0479
22 997,7735
20 998,2071
15 999,1026
10 999,7026
4 999,9720
0 999,8395
-10 998,117
-20 993,547
-30 983,854

 

Come si calcola la densità

Il calcolo per scoprire il suo reale valore segue la formula m/V, che indica il rapporto tra la massa e il volume, ma nel caso dell’acqua esistono alcuni dettagli in grado di influire sulla sua densità.

 

Per calcolare la densità dell’acqua bisogna tener conto di diverse variabili, perché cambia con esse.

 

La temperatura è, ad esempio, un fattore molto importante, infatti il suo valore tende a diminuire con l’alzarsi della temperatura: ciò fa si che in una pozza, ad esempio, l’acqua fredda, più pesante, rimanga sul fondo, mentre l’acqua calda, più leggera, rimanga in superficie.

Inoltre, l’acqua raggiunge la sua densità massima alla temperatura di 4°C.

 

Influisce anche la sua forma: il volume dell’acqua allo stato liquido è maggiore rispetto a quella dell’acqua allo stato solido, per via dei legami idrogeno che creano dei vuoti nella struttura del ghiaccio.

 

Un altro particolare che condizionano la sua misura sono le sostanze che sono disciolte nell’acqua, per cui anche la tipologia di acqua (acqua distillata, dolce e salata) incide sulla sua metrica, e questo lo vedremo tra poco.

Acqua distillata, dolce e salata: come cambia la sua densità

Nel caso in cui nell’acqua siano disciolte altre sostanze a parità di pressione e temperatura, la densità aumenta, ecco perché si prende come esempio quella distillata.

 

Infatti la densità dell’acqua di mare è maggiore rispetto a quella dell’acqua distillata, dipendendo dalla salinità (aumenta con essa), dalla temperatura e anche dalla profondità in cui si trova per cui è impossibile dedurne un valore assoluto.

 

Si può quindi affermare che l’acqua distillata sia tra i tre esempi quella con la minore densità, proprio perché è la più pura.

 

Acqua dolce

La densità dell’acqua dolce dipende invece dalle sostanze che sono disciolte in essa,  ma di norma il suo valore è di 1000 kg/m³

 

Acqua di mare

Si può però affermare che l’acqua più densa sia l’acqua marina: infatti la sua salinità e la profondità a cui può trovarsi, in aggiunta alle sostanze presenti, sono le variabili che influiscono maggiormente, la sua densità è di 1010 kg/m³

 

L’acqua è composta da atomi di luce relativamente idrogeno e ossigeno, che hanno pesi atomici uno e 16, rispettivamente.

 

La maggior parte dei sali è composta da atomi metallici più pesanti, come sodio, magnesio e potassio che hanno pesi atomici 23, 24 e 39, rispettivamente.

 

Gli atomi metallici possono essere legati ad altri atomi pesanti, come cloro, bromo e iodio, che hanno pesi atomici 35, 80 e 127, rispettivamente.

atomi metallici presenti nell'acqua

Densità assoluta di varie sostanze

Andiamo a riportare la densità di alcune sostanze.

Vapore acqueo

Riportiamo attraverso la tabella il valore della densità del vapore in kg/m3

Pressione a una atmosfera  Densità del vapore in kg/m3
107°C 0,578 kg/m3
121°C 0,559 kg/m3
135°C 0,540 kg/m3
149°C 0,521 kg/m3
163°C 0,503 kg/m3
177°C 0,490 kg/m3
191°C 0,474 kg/m3
204°C 0,460 kg/m3
232°C 0,436 kg/m3
260°C 0,413 kg/m3
316°C 0,373 kg/m3
371°C 0,341 kg/m3
427°C 0,314 kg/m3
482°C 0,292 kg/m3

Ghiaccio

Il ghiaccio è un caso anomalo passando da uno stato liquido di d=0,9998 g/m3 a uno stato solido di d=0,9168 g/m3  ma alla temperatura di 0 gradi con una pressione di una atmosfera la densità del ghiaccio è di 916,8 kg/m3

Aria

Il valore della densità dell’aria è di 1,292 kg/m3 con una temperatura di zero gradi con una atmosfera a livello del mare, ovviamente il dato scritto precedentemente è riferito a un campione di aria priva di umidità, quindi aria secca

Latte

La metrica utilizzata per il latte può variare in base al tipo di latte, dall’alimentazione dell’animale che lo produce variandone i grassi e zuccheri ma in media la sua  densità  passa da un minimo di 1,020 kg/L a un massimo di 1,080 kg/L

Olio

Una risposta esatta alla densità dell’olio non esiste già dal fatto che l’olio può variare dal tipo di olive utilizzate per crearlo, ma un valore approssimativo si aggira intorno a 0,92 kg/dm3 con una temperatura di 0 gradi

Glicerina

La densità della glicerina a 25 gradi è di 1249 kg/m3

Calcestruzzo

La proprietà densità del calcestruzzo oscilla da un valore minimo di 2200 kg/m3 a un valore massimo di 2400 kg/m3 questa oscillazione è dovuta dai materiali utilizzati per la miscelazione del calcestruzzo

Benzina

Anche in questo caso la densità della benzina non possiamo avere un valore univoco a causa dei vari tipi di benzina ma possiamo dire che il suo valore approssimativo è intorno ai 0,68 kg/dm3 a una temperatura di 0 gradi

Mercurio

La densità del mercurio è di 13354 kg/m3 a una temperatura di 20 gradi